DE19711423C1 - Fibre reinforced plastic planet gear carrier for epicyclic gear box - Google Patents
Fibre reinforced plastic planet gear carrier for epicyclic gear boxInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Planetenträger für ein Planetengetriebe, wobei die Planetenradaufnahmezapfen, der Planetenträgersteg und die Abtriebswelle einstückig aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sind.The invention relates to a planet carrier for a planetary gear, the Planetary spigot, the planet carrier web and the output shaft in one piece are formed from a plastic material.
Ein derartiger Planetenträger ist aus der DE 44 25 961 A1 bekannt, bestehend aus einem Planetenträgersteg mit Planetenradaufnahmezapfen, einer Abtriebswelle mit einem zylindrischen Lagerbereich, an den eine von der zylindrischen Außenkontur abweichende Anformung anschließt, deren Durchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des zylindrischen Bereichs ist, wobei die Planetenradaufnahmezapfen, der Planetenträgersteg und die Abtriebswelle einstückig sind und wobei zwischen den Aufnahmezapfen und den Planetenrädern keine Lagerelemente vorhanden sind, so daß die Mantelflächen der Aufnahmezapfen direkt mit den Innenflächen der Lagerausnehmungen der Planetenräder in Berührung stehen, zwei zylindrische Bereiche der Abtriebswelle auf ihrer Länge als Gleitfläche dienen, das Verhältnis der Summe dieser beiden Längen zum Durchmesser des Lagerbereichs zwischen den Werten 1 und 2 liegt und die Anformung als Welle-Nabe- Verbindungsprofil ausgebildet ist.Such a planet carrier is known from DE 44 25 961 A1, consisting of a Planet carrier web with planet gear pin, an output shaft with a cylindrical bearing area to which a deviating from the cylindrical outer contour Forming follows, whose diameter is less than or equal to the diameter of the is cylindrical portion, the planetary gear journal, the planet carrier web and the output shaft are in one piece and wherein between the receiving pin and the Planetary gears no bearing elements are present, so that the lateral surfaces of the Locating pin directly with the inner surfaces of the bearing recesses of the planet gears are in contact, two cylindrical areas of the output shaft as their length Serve sliding area, the ratio of the sum of these two lengths to the diameter of the Storage area lies between the values 1 and 2 and the shaping as shaft-hub Connection profile is formed.
Aus der US 48 25 723 ist eine Planetenträgeranordnung bekannt bei der ein zweiter Satz Planetenradaufnahmezapfen vorhanden ist, jedoch sind die beiden Sätze von Aufnahmezapfen nicht einteilig mit dem Planetenträger ausgebildet und beide gleichzeitig zur Erzielung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses mit Planetenrädern bestückt. Dieses Planetengetriebe eignet sich daher nicht für eine Getriebebaureihe, bei der mit Hilfe von wenigen Bauteilen eine große Zahl von Übersetzungsverhältnissen möglich ist.From US 48 25 723 a planet carrier arrangement is known in which a second set Planetary spigot is present, however, the two sets of Locating pin is not formed in one piece with the planet carrier and both at the same time equipped with planet gears to achieve a specific gear ratio. This planetary gearbox is therefore not suitable for a gearbox series with the help of a large number of gear ratios is possible from just a few components.
Die US 55 64 995 zeigt einen Planetenträger mit einem Welle-Nabe-Verbindungsprofil in Form einer Verzahnung.The US 55 64 995 shows a planet carrier with a shaft-hub connection profile in Form of a toothing.
Aus der US 53 66 423 ist ein Planetenträger aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff, bekannt.From US 53 66 423 is a planet carrier made of fiber-reinforced plastic, in particular glass fiber reinforced plastic, known.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Planetenträger für ein Planetengetriebe bereitzustellen, der auf einfache Weise herstellbar ist, der einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Geräuschentwicklung trotz großzügiger Herstelltoleranzen ermöglicht und für Planetengetriebe mit vielen unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen verwendbar ist, der einfach montierbar ist und ein geringes Gewicht besitzt.The object of the present invention is to provide a planet carrier for a planetary gear Provide that is easy to manufacture, high efficiency and allows a low noise development despite generous manufacturing tolerances and for Planetary gear can be used with many different gear ratios, which is easy to assemble and has a low weight.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Sätze von Planetenradaufnahmezapfen vorhanden sind, wobei die Teilkreisdurchmesser der beiden Aufnahmezapfensätze unterschiedlich groß sind, zwischen den Aufnahmezapfen mindestens eines Aufnahmezapfensatzes und den Planetenrädern keine Lagerelemente vorhanden sind, so daß die Mantelflächen direkt mit den Innenflächen der Lagerausnehmungen der Planetenräder in Berührung stehen, der zylindrische Lagerbereich der Abtriebswelle auf der Länge L als Gleitfläche dient, das Verhältnis der Länge L zum Durchmesser des Lagerbereichs die Bedingung 2 < L/D < 1 erfüllt, die sich an den zylindrischen Lagerbereich anschließende Anformung von der zylindrischen Außenkontur abweicht, einen Durchmesser hat, der kleiner oder gleich dem Durchmesser des zylindrischen Bereichs ist und als Getriebefunktionselement oder als Welle-Nabe- Verbindungsprofil ausgebildet ist.This object is achieved in that two sets of Planetary spigot are present, the pitch circle diameter of the two Locating pin sets are of different sizes between the locating pins at least one mounting pin set and the planet gears no bearing elements are present, so that the lateral surfaces directly with the inner surfaces of the Bearing recesses of the planet gears are in contact, the cylindrical bearing area the output shaft on the length L serves as a sliding surface, the ratio of the length L to Diameter of the storage area meets the condition 2 <L / D <1, which applies to the cylindrical bearing area subsequent shaping of the cylindrical outer contour deviates, has a diameter that is less than or equal to the diameter of the cylindrical area and as a gear functional element or as a shaft-hub Connection profile is formed.
Durch die Gestaltung des Planetenträgers mit zwei Aufnahmezapfensätzen auf unterschiedlichen Teilkreisen wird die Schaffung einer Getriebebaureihe wesentlich vereinfacht. Da die Mantelflächen der Aufnahmezapfen für die Planetenräder als Gleitfläche ausgebildet sind, können teure Lager eingespart und die Montage vereinfacht werden; das gleiche gilt für den als Gleitfläche ausgebildeten Bereich der Abtriebswelle. Durch das große Verhältnis von Lagerlänge zum Durchmesser des zylindrischen Lagerbereichs der Abtriebswelle, wird eine sichere Lagerung auch bei größeren Toleranzen, also geringerem Fertigungsaufwand, erreicht, ohne den Wirkungsgrad oder die Laufruhe zu verschlechtern. Durch den zylinderförmigen Lagerbereich und die daran anschließende, im Durchmesser gleich große oder kleinere, von der zylindrischen Form abweichende Anformung wird die spritztechnische Herstellbarkeit erleichtert und die Montage des Planetenträgers über die offene Seite eines topfförmigen Gehäuses ermöglicht. Durch das Mitspritzen eines Welle- Nabe-Verbindungsprofils wird im gleichen Herstellungsgang gleichzeitig eine Möglichkeit geschaffen, ein Stellglied oder ein weiteres Getriebeelement mit der Abtriebswelle formschlüssig zu verbinden. Zusatzteile wie Getriebebauelemente können bei der Herstellung des Planetenträgers mitgespritzt und dadurch eingespart werden. By designing the planet carrier with two sets of locating pins Different sub-circles, the creation of a gear series is essential simplified. Because the outer surface of the mounting pin for the planet gears as a sliding surface trained, expensive bearings can be saved and assembly can be simplified; the the same applies to the area of the output shaft designed as a sliding surface. By the large ratio of bearing length to the diameter of the cylindrical bearing area of the Output shaft, will be a safe bearing even with larger tolerances, i.e. less Manufacturing effort achieved without reducing efficiency or smoothness. Through the cylindrical bearing area and the adjoining, in diameter the same size or smaller, deviating from the cylindrical shape, the easier injection molding and the assembly of the planet carrier on the open side of a pot-shaped housing allows. By injecting a wave Hub connection profile becomes a possibility in the same manufacturing process created an actuator or another gear element with the output shaft to connect positively. Additional parts such as gear components can be Production of the planet carrier injected and thereby saved.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Übergangskontur zwischen den Planetenradaufnahmezapfen und dem Steg ist in Form einer Hinterschneidung ausgebildet. Diese verhindert, daß die Planetenräder aufgrund eines ansonsten notwendigen Übergangsradius undefiniert anliegen. Die Übergangskontur zwischen den Lagerzapfen und der Hinterschneidung ist so ausgebildet, daß deren Krümmung stetig von der Krümmung der Lagerzapfen in die Krümmung der ins Stegmaterial hineinreichenden Hinterschneidung übergeht, bis die Stegebene wieder erreicht ist, hierdurch werden Spannungen im Kunststoffmaterial minimiert, wodurch kleinere Dimensionen verwirklicht werden können. Durch Verwendung von faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise glasfaserverstärktem Thermoplastmaterial, erhält man einen besonders zähen und bruchsicheren Planetenträger, der besonders hohe Anforderungen erfüllt.Particularly advantageous embodiments of the invention are in the subclaims described. The transition contour between the planet gear pin and the Web is designed in the form of an undercut. This prevents the Planet gears undefined due to an otherwise necessary transition radius issue. The transition contour between the bearing journal and the undercut is like this trained that their curvature steadily from the curvature of the trunnion in the Curvature of the undercut extending into the web material passes until the Ridge level is reached again, this causes tensions in the plastic material minimized, whereby smaller dimensions can be realized. By using of fiber-reinforced plastic, preferably glass-fiber reinforced thermoplastic material, you get a particularly tough and unbreakable planet carrier that is particularly high Requirements fulfilled.
Die Verwendung von unterschiedlichen Durchmessern für die beiden Aufnahmezapfensätze kann eine Fehlmontage auf einfache Weise verhindern. Die Form des Welle-Nabe-Verbindungsprofils kann dem jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden und z. B. stern-, D- oder sechskantförmig sein. Das gleiche gilt für die Anformung eines Getriebe-Funktionselements, hierbei können z. B. eine Schnecke, ein Gewinde oder ein Ritzel angeformt werden. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Getriebe- Abtriebswelle besteht darin, daß der zylindrische Bereich über das Getriebegehäuse hinausragt, wodurch ein Sicherungsring aufgeschoben werden kann, der sich in das Kunststoffmaterial verkrallt und das Getriebe vor äußerer Axialbelastung und damit vor erhöhten Reibungsverlusten schützt.The use of different diameters for the two Mounting pin sets can easily prevent incorrect assembly. Form the shaft-hub connection profile can be adapted to the respective application and e.g. B. be star, D or hexagonal. The same applies to the molding of a Gear functional elements, for example. B. a screw, a thread or a Be formed on the pinion. A particularly advantageous embodiment of the transmission Output shaft is that the cylindrical area over the gear housing protrudes, whereby a circlip can be pushed into the Plastic material claws and the gearbox against external axial loads and thus before protects against increased friction losses.
Da der Planetenträger in Spritzgußtechnik hergestellt wird, ist es möglich, diesen in einem Arbeitsgang mit allen Anformungen herzustellen.Since the planet carrier is manufactured using injection molding technology, it is possible to manufacture it in one To produce a work step with all the formations.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawings Exemplary embodiments explained in more detail.
Fig. 1 zeigt ein Planetengetriebe mit dem erfindungsgemäßen Planetenträger nach Anspruch 1; Fig. 1 shows a planetary gear with the planet carrier according to the invention according to claim 1;
Fig. 2a zeigt den Planetenträger mit einem ersten Planetenradsatz; Fig. 2a shows the planet carrier having a first planetary gear set;
Fig. 2b zeigt den Planetenträger mit einem zweiten Planetenradsatz; FIG. 2b shows the planet carrier with a second planetary gear set;
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Planetenträgers; Fig. 3 shows a sectional view of the planet carrier of the invention;
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1, das an einem Elektromotor 10 angeflanscht ist, wobei zwischen Elektromotor und dem Gehäuse 8 des Planetengetriebes ein Adapter 14 angeordnet ist, der vorzugsweise mit selbstfurchenden Schrauben am Motor befestigt ist. Das Gehäuse 8 ist topfförmig ausgebildet und weist auf der Innenseite seines zylindrischen Bereichs eine durchgehende Verzahnung 22, die im Bereich des Topfrandes in eine entsprechende Verzahnung 23 des Adapters 14 eingreift und in seinem Topfboden ein damit einstückiges Lager 9 auf, das zur Vergrößerung der Lagerfläche in den Innenraum des Getriebegehäuses hineinreicht. In Fig. 1 ist ein dreistufiges Planetengetriebe dargestellt, wobei die einzelnen Stufen gleich aufgebaut sind. Die aus Kunststoffmaterial bestehende Abtriebswelle 17 ist mit dem Steg 3 des Planetenträgers 11 und zwei unterschiedlichen Sätzen von Planetenradaufnehmezapfen 4a, 4b, 4c und 7a, 7b, 7c einstückig. Die Übergangskontur zwischen den Lagerzapfen 4a, 4b, 4c und dem Steg 3 ist in Form einer Hinterschneidung 19 gebildet, wobei die Krümmung der Lagerzapfen stetig in die Krümmung der ins Stegmaterial hineinreichenden Hinterschneidung 19 übergeht, bis die Stegebene 15 wieder erreicht ist. Die aus Kunststoffmaterial bestehenden Planetenräder sind direkt auf den Mantelflächen der Aufnahmezapfen gelagert. Die Abtriebswelle 17 weist einen zylinderförmigen Lagerbereich 2 auf, an den einerseits der Steg 3 und andererseits die Anformung 5 in Form eines Welle-Nabe-Verbindungsprofils oder eines Getriebe-Funktionselements anschließt. Auf dem zylindrischen Bereich 2 ist ein Sicherungsring 16 befestigt. Fig. 1 shows a planetary gear 1 according to the invention, which is flanged to an electric motor 10 , an adapter 14 being arranged between the electric motor and the housing 8 of the planetary gear, which is preferably fastened to the motor with self-tapping screws. The housing 8 is pot-shaped and has on the inside of its cylindrical area a continuous toothing 22 which engages in the area of the pot rim in a corresponding toothing 23 of the adapter 14 and in its pot bottom on a one-piece bearing 9 , which in order to enlarge the bearing surface in reaches into the interior of the gearbox. In Fig. 1, a three-stage planetary gear is shown, the individual stages being constructed identically. The output shaft 17 made of plastic material is in one piece with the web 3 of the planet carrier 11 and two different sets of planetary pegs 4 a, 4 b, 4 c and 7 a, 7 b, 7 c. The transition contour between the journals 4 a, 4 b, 4 c and the web 3 is formed in the form of an undercut 19 , the curvature of the journals continuously changing into the curvature of the undercut 19 reaching into the web material until the web plane 15 is reached again. The planet gears, which are made of plastic material, are mounted directly on the lateral surfaces of the mounting pins. The output shaft 17 has a cylindrical bearing area 2, to which on the one hand the web 3 and on the other hand the projection 5 in the form of a shaft-hub connection profile or a gear functional element are connected. A locking ring 16 is fastened on the cylindrical region 2 .
Fig. 2a zeigt den erfindungsgemäßen Planetenträger 11 mit einem ersten Satz Planetenräder 18a, 18b, 18c, der auf einem ersten Satz Planetenradaufnahmezapfen 4a, 4b, 4c für eine erste Übersetzung montiert ist. Fig. 2b zeigt den gleichen Planetenträger mit einem zweiten Satz Planetenräder 20a, 20b, 20c der auf einem zweiten Satz Planetenradaufnahmezapfen 7a, 7b, 7c für eine zweite Übersetzung montiert ist. Zwischen den Planetenradaufnahmezapfen und den Planetenrädern sind keine zusätzlichen Lagerelemente vorhanden. Fig. 2a shows the planet carrier 11 according to the invention with a first set of planet gears 18 a, 18 b, 18 c, which is mounted on a first set of planet gear journals 4 a, 4 b, 4 c for a first translation. Fig. 2b shows the same planet carrier with a second set of planet gears 20 a, 20 b, 20 c which is mounted on a second set of planet gear journal 7 a, 7 b, 7 c for a second translation. There are no additional bearing elements between the planet gear pin and the planet gears.
In Fig. 3 ist der Abtriebs-Planetenträger 11 des erfindungsgemäßen Planetengetriebes dargestellt, dieser besteht aus der Abtriebswelle 17 mit der Anformung 5, die hier in Form eines D-Profils ausgebildet ist, dem zylindrischen Lagerbereich 2, dem Steg 3 des Planetenträgers und den beiden Aufnahmezapfensätzen 4 und 7 für die Planetenräder, wobei der Übergangsbereich 6 zwischen den Aufnahmezapfen und dem Steg 3 in Form einer ins Stegmaterial hineinreichenden Hinterschneidung 19 gebildet ist und die Krümmung der Übergangskontur 6 stetig von der Krümmung der Zapfen in die Krümmung der Hinterschneidung 19 übergeht, bis die Stegebene 15 wieder erreicht ist. Das Verhältnis zwischen der zur Lagerung beitragenden Länge L des zylindrischen Bereichs 2 der Abtriebswelle 17 und dem Durchmesser D dieses Bereichs ist so gewählt, daß die Bedingung: 2 < L/D < 1 erfüllt wird. Der zylindrische Bereich 2 ist mindestens im zur Lagerung beitragenden Bereich als Gleitfläche ausgebildet. Gleiches gilt für die Mantelfläche der Aufnahmezapfen 4 und 7.In Fig. 3 the output planet carrier 11 of the planetary gear according to the invention is shown, this consists of the output shaft 17 with the projection 5 , which is designed here in the form of a D-profile, the cylindrical bearing area 2 , the web 3 of the planet carrier and the two Locating pin sets 4 and 7 for the planet gears, the transition region 6 between the locating pin and the web 3 being formed in the form of an undercut 19 extending into the web material and the curvature of the transition contour 6 continuously changing from the curvature of the pin to the curvature of the undercut 19 until the level 15 is reached again. The ratio between the length L of the cylindrical region 2 of the output shaft 17 which contributes to the bearing and the diameter D of this region is chosen such that the condition: 2 <L / D <1 is met. The cylindrical region 2 is designed as a sliding surface at least in the region contributing to the bearing. The same applies to the lateral surface of the mounting pins 4 and 7 .
11
Planetengetriebe
Planetary gear
22nd
zylindrischer Bereich
cylindrical area
33rd
Steg
web
44th
a, a,
44th
b, b,
44th
cPlanetenradaufnahmezapfen (1. Satz)
cPlanet wheel spigot (1st set)
55
Anformung
Molding
66
Übergangskontur
Transition contour
77
a, a,
77
b, b,
77
cPlanetenradaufnahmezapfen (2. Satz)
cPlanet wheel spigot (2nd set)
88th
Getriebegehäuse
Gear housing
99
Lager
camp
1010th
Elektromotor
Electric motor
1111
1. Planetenträger (letzte Stufe/Abtrieb)
1. Planet carrier (last stage / downforce)
1212th
2. Planetenträger
2. Planet carrier
1313
3. Planetenträger
3. Planet carrier
1414
Adapter/Lagerflansch
Adapter / bearing flange
1515
Stegebene
Web level
1616
Sicherungsring
Circlip
1717th
Abtriebswelle
Output shaft
1818th
a, a,
1818th
b, b,
1818th
cPlanetenräder (1. Satz)
cPlanet wheels (1st set)
1919th
Hinterschneidung
Undercut
2020th
a, a,
2020th
b, b,
2020th
cPlanetenräder (2. Satz)
cPlanet wheels (2nd set)
2121
Motorritzel
Motor pinion
2222
Verzahnung (Hohlrad)
Toothing (ring gear)
2323
Verzahnung (Adapter)
Toothing (adapter)
Claims (11)
- a) es sind zwei Sätze von Planetenradaufnahmezapfen (7a, 7b, 7c) vorhanden, wobei die Teilkreisdurchmesser der beiden Aufnahmezapfensätze unterschiedlich groß sind,
- b) zwischen den Aufnahmezapfen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b, 7c) minde stens eines Aufnahmezapfensatzes und den Planetenrädern (18a, 18b, 18c, 20a, 20b, 20c) sind keine Lagerelemente vor handen, so daß die Mantelflächen direkt mit den Innenflächen der Lagerausnehmungen der Planetenräder in Berührung stehen,
- c) der zylindrische Lagerbereich (2) der Abtriebswelle (17) dient auf der Länge L als Gleitfläche,
- d) das Verhältnis der Länge L zum Durchmesser D des Lagerbe
reichs erfüllt folgende Bedingung:
2 < L/D < 1 - e) die sich an den zylindrischen Lagerbereich anschließende An formung (5) weicht von der zylindrischen Außenkontur ab, hat einen Durchmesser, der kleiner oder gleich dem Durchmesser des zylindrischen Bereichs ist, und ist als Getriebe- Funktionselement oder als Welle-Nabe-Verbindungsprofil aus gebildet.
- a) there are two sets of planetary gear pin journals ( 7 a, 7 b, 7 c), the pitch circle diameters of the two sets of pin journals being different,
- b) between the mounting pins ( 4 a, 4 b, 4 c, 7 a, 7 b, 7 c) at least one set of mounting pins and the planet gears ( 18 a, 18 b, 18 c, 20 a, 20 b, 20 c) there are no bearing elements in front, so that the lateral surfaces are in direct contact with the inner surfaces of the bearing recesses of the planet gears,
- c) the cylindrical bearing area ( 2 ) of the output shaft ( 17 ) serves as a sliding surface over the length L,
- d) the ratio of the length L to the diameter D of the bearing area fulfills the following condition:
2 <L / D <1 - e) the adjoining the cylindrical bearing area to the formation ( 5 ) deviates from the cylindrical outer contour, has a diameter which is less than or equal to the diameter of the cylindrical area, and is a transmission function element or a shaft-hub connection profile educated.
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